可控结构高分子吸附材料 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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编辑推荐

全书反映了国内外吸附材料的发展概况、领域前沿研究和应用现状及交叉领域的进展，特别是作者根据自身三十多年在吸附材料构建及应用领域的研究工作，给读者娓娓讲述了高分子吸附材料结构构建的科学思路、研究方法及工程应用实例。……作者在书中针对高吸油高分子材料吸油速率、吸油倍率、材料强度等世界性技术瓶颈进行详细分析、讨论，提出了从分子尺度和微纳尺度孔道两个层面进行解决的思路，向读者展示了如何通过深入研究，取得创新性发现和突破性进展，并走向工程应用的过程。
——中国工程院院士 张全兴教授

内容简介

《可控结构高分子吸附材料》是在国家科学技术学术著作出版基金资助下，由苏州大学路建美教授团队编写，内容包括从吸附材料的基础研究到工业化应用实例及成果。全书共分六章，包括绪论，高吸油高分子材料、高吸水高分子材料、重金属离子吸附材料的制备及性能，可控结构高分子吸附材料的应用以及其他新型吸附材料及其在环境治理中的应用研究等。从各种吸附材料的国内外研究和应用现状出发，首先找出各类吸附材料存在的主要科学问题和技术瓶颈，其次从结构设计和工程化应用的角度提出解决思路，揭示了如何通过深入研究取得创新性发现和突破性进展，并走向工业化应用的过程。通过具体的吸油、吸水和吸重金属离子材料的研究案例与应用示范，向读者展示了我国吸附材料及其应用技术的快速发展以及取得的巨大成就。
《可控结构高分子吸附材料》可供高分子材料、环境科学和工程专业的科研人员、工程技术人员以及大学师生参考，也可作为化学、化工和材料等相关专业科研人员的参考书。

作者简介

路建美，苏州大学副校长，教授，博士生导师。兼任教育部环境科学与工程类专业教学指导委员会委员，中国环境科学学会理事，江苏省化学化工学会副理事长及应用化学专业委员会主任，江苏省化工行业协会副会长，江苏省中小企业公共技术服务协会理事，并担任化学及材料领域多个国际知名期刊的特邀审稿人。先后主持了国家“863计划”重点项目、国家科技支撑计划、国家自然科学基金重点项目等13项，实现产业化项目25项；研究成果获得国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖1项，省部级科技一等奖3项、二等奖3项。获授权发明专利55项，其中美国发明专利3项。在包括Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater.等国际化学及材料领域期刊在内的国内外学术期刊上共发表学术论文355篇，H因子为29；主编著作2部，参编著作2部。

目录

第1章　绪论1
1.1　吸附材料的分类及特点 1
1.1.1　按吸附对象和功能分类 2
1.1.2　按化学结构性质分类 5
1.2　可控结构吸附材料的国内外研究及发展概况 8
1.2.1　可控结构高吸油高分子材料的发展概况 8
1.2.2　可控结构高吸水高分子材料的发展概况 11
1.2.3　高分子重金属离子吸附材料的发展概况 12
1.3　固-液界面理论在可控结构高分子吸附材料设计中的应用 14
1.3.1　接触角和润湿性 14
1.3.2　粗糙表面的润湿性理论 15
1.3.3　特殊润湿表面的研究 16
参考文献 18

第2章　高吸油高分子材料的制备及性能23
2.1　高吸油高分子材料的吸油原理 23
2.1.1　高吸油高分子材料对油分子的吸附作用力 24
2.1.2　高吸油高分子材料吸油原理 26
2.1.3　高吸油高分子材料的饱和吸附时间 27
2.1.4　高吸油高分子材料的吸油倍率 28
2.1.5　高吸油高分子材料的吸油热力学 29
2.1.6　高吸油高分子材料的吸油动力学 30
2.2　高吸油高分子材料的分类 31
2.2.1　橡胶基体为主的高吸油材料 31
2.2.2　树脂类高吸油材料 32
2.2.3　纤维状合成吸油材料 32
2.2.4　天然材料改性吸油材料 33
2.3　高吸油高分子材料的制备 33
2.3.1　高吸油高分子材料的聚合单体 33
2.3.2　高吸油高分子材料的交联方式 35
2.3.3　高吸油高分子材料的聚合工艺 37
2.4　高吸油高分子材料的性能调控 41
2.4.1　具有协同吸附作用的功能单体结构构建 45
2.4.2　高吸油高分子材料弹性三维网络空间结构构建 52
2.4.3　高吸油高分子材料微纳孔道构建 57
2.4.4　其他因素对高吸油高分子材料性能的调控 58
2.5　高吸油高分子材料的成型加工 64
2.5.1　高分子吸油纤维 64
2.5.2　高分子吸油非织造布 67
2.5.3　海绵状高吸油高分子材料 68
2.6　高吸油高分子材料的发展方向 77
参考文献 78

第3章　高吸水高分子材料的制备及性能84
3.1　高吸水高分子材料的吸水机理 86
3.1.1　高吸水高分子材料的结构特点 86
3.1.2　高吸水高分子材料的吸水理论 87
3.1.3　高吸水高分子材料的基本性能参数 90
3.1.4　高吸水高分子材料的其他理化特性 92
3.2　高吸水高分子材料的分类 92
3.2.1　按原料类别分类 93
3.2.2　按交联反应的类型分类 94
3.2.3　按亲水化方法分类 95
3.2.4　按产品形态分类 96
3.3　高吸水高分子材料的制备 97
3.3.1　高吸水高分子材料的主要原料 97
3.3.2　高吸水高分子材料的合成方法 102
3.4　高吸水高分子材料的性能调控 114
3.4.1　高吸水高分子材料的性能影响因素 114
3.4.2　高吸水高分子材料的性能优化 119
3.5　高吸水高分子材料产品开发的主要问题与发展方向 127
3.5.1　产品开发与高吸水高分子材料的基础理论研究脱节 127
3.5.2　产品开发与生产工艺研究和优化的脱节 128
3.5.3　产品开发与产品应用研究脱节 128
3.5.4　高吸水高分子材料的发展方向 129
参考文献 130

第4章　重金属离子吸附材料的制备及性能134
4.1　重金属离子吸附原理 134
4.1.1　重金属离子的配位能力 135
4.1.2　吸附材料中吸附功能化基团对重金属离子的亲和力 135
4.1.3　重金属离子吸附模型 136
4.2　重金属离子吸附材料的分类 139
4.3　重金属离子吸附材料的制备 140
4.3.1　表面修饰高分子重金属离子吸附材料的制备 140
4.3.2　功能单体聚合高分子重金属离子吸附材料的制备 151
4.3.3　有机-机复合重金属离子吸附材料的制备 160
4.4　高分子重金属离子吸附材料的性能及调控 165
4.4.1　吸附容量 165
4.4.2　吸附速率 168
4.4.3　吸附选择性 172
4.5　高分子重金属离子吸附材料的发展方向 187
参考文献 189

第5章　可控结构高分子吸附材料的应用194
5.1　可控结构高吸油高分子材料的应用 194
5.1.1　高吸油高分子材料在含有机污染物废水处置中的应用 194
5.1.2　高吸油高分子材料在低浓度有机废水的深度处理中的应用 216
5.1.3　高吸油高分子材料在突发性环境水污染处置中的应用 221
5.1.4　高吸油高分子材料在高浓度工业尾气(VOCs）治理中的应用 225
5.1.5　高吸油高分子材料在低浓度有机废气治理中的应用 237
5.2　可控结构高吸水高分子材料的应用 239
5.2.1　高吸水高分子材料在卫生医疗方面的应用 240
5.2.2　高吸水高分子材料在农业方面的应用 243
5.2.3　高吸水高分子材料在建材行业中的应用 245
5.2.4　高吸水高分子材料在环保方面的应用 247
5.2.5　高吸水高分子材料在食品工业方面的应用 249
5.2.6　高吸水高分子材料在日化用品方面的应用 250
5.3　可控结构重金属离子吸附材料的应用 251
5.3.1　水体中重金属离子吸附技术 251
5.3.2　土壤中重金属离子吸附技术 256
5.3.3　卤水中锂离子吸附技术 258
参考文献 259

第6章　其他新型吸附材料及其在环境治理中的应用研究263
6.1　泡沫类材料的制备及其性能研究 265
6.2　纤维类吸附材料的制备及其性能研究 274
6.3　石墨烯类复合材料的制备及其性能研究 281
6.4　网格类复合材料的制备及其性能研究 294
参考文献 306

索引309

前言/序言

人类社会利用吸附现象的历史可以追溯到石器时代，可谓历史悠久。随着第二次世界大战后第三次科学技术革命的蓬勃兴起，吸附技术作为一种新兴技术越来越为广大科研和工程技术人员所利用，先后发展了针对固、气、液等不同吸附质对象的吸附材料，比较典型的有吸水材料、吸油材料（油包括原油、成品油、有机物小分子等）及重金属离子吸附材料。
吸附技术是去除污染物最为简单和高效的方法之一，它利用吸附材料三维网络、多孔或活性表面等独特结构使吸附质被吸附材料吸引，从而从体系中去除吸附质。它具有吸附材料来源广泛、吸附量大、吸附速率快、操作简便、二次污染小等优点，适当的时候吸附材料还可以再生并重复使用，吸附质可回收利用，符合可持续发展的要求。而吸附材料是吸附技术的关键！从环境领域实际应用的角度来看，目前得到实际推广应用的吸附材料有常见的活性炭吸附剂，同时，具有可控结构的有机高分子吸附材料由于原料丰富、结构和功能可调、有望实现产业化等特点，而成为目前极具市场潜力的一类吸附材料。
有机高分子吸附材料主要是指由含乙烯基的有机单体交联而成的人工合成高分子或者由淀粉、纤维素等天然高分子与有机单体接枝共聚而成的聚合物，其三维空间网络骨架结构使得吸附材料具有较大的吸附空间和较高的凝胶强度，而交联骨架上的侧链功能基团则提供对吸附对象的亲和力（驱动力），其吸附作用除了范德华力、氢键外，还包括化学键和螯合作用、阴阳离子电荷作用等。
关于有机高分子吸附材料的研究及应用一直深受诸多学者和工业界的关注，而编者结合三十多年来对有机高分子吸附材料的研究经验编著本书。从20世纪80年代开始，编者即开始高吸水材料的研究，到了海湾战争时期又开始关注高吸油材料。近年来，随着全世界突发性油污染事件和重金属污染事件的频发，以及工业废水、废气、土壤污染的日益严重，环境治理的需求也愈加显得迫切。编者带领其科研团队在快速吸油材料和重金属离子吸附材料方面取得了创新性的成果，借助本书分享给广大读者。
本书所述的高吸水材料、高吸油材料以及重金属离子吸附材料是具有可控结构的有机合成高分子吸附材料，不仅可以通过交联剂的种类和用量调节高分子骨架网络空间的大小，并且可以通过化学或物理作用引入不同结构与性能的基团进行改性。吸附材料通过其适当交联度下形成的三维空间网络骨架结构和通过有机功能单体引入的侧链功能基团两者的作用下，迅速完成对水、油或者重金属离子的吸附过程。
本书首先综述了上述三类吸附材料的发展概况，然后基于基本吸附原理提出吸附材料结构和性能调控的新机理与新理论，指导新单体及新交联剂结构设计，为后续高性能吸附材料的制备提供基础。最后就每一类材料在工农业生产和环境保护等多个领域中的应用作了简单的介绍。重点介绍了如何通过功能性单体和交联剂的结构设计实现对吸附材料的性能调控，提出了分子协同吸附机理和刚性/柔性链共存构建合适网络空间的新理念。分别从吸附油类、水以及重金属离子等三个方面出发，阐述了单体及交联剂的结构对吸附材料的强度、吸附容量、吸附速率、保持能力等重要参数的调控规律，为高性能吸附材料的发展提供理论支持。
感谢国家科学技术学术著作出版基金资助。本书内容主要源自于编者团队在有机高分子吸附材料方面三十多年的研究成果及国内外同行的相关研究。本书由路建美等著，第1章由路建美执笔，第2章由路建美、李华执笔，第3章由路建美、李娜君执笔，第4章由路建美、徐庆锋执笔，第5章由路建美、李华、李娜君、徐庆锋、陈冬赟等执笔，第6章由路建美、陈冬赟、李娜君等执笔。全书由路建美统稿。感谢以上各位编者研究团队的老师为书稿各章节的编写所做的大量工作，也感谢团队王丽华、贺竞辉等老师以及蔡亚辉、李院院等几位研究生对本书编写过程中给予的支持。本书的主要成果是在国家“863”计划、国家环保部公益专项、国家科技支撑计划等项目的资助下完成的，相关成果“可控结构吸附材料构建及控制油类污染物的关键技术”荣获国家技术发明二等奖，另获国家科技进步二等奖1项、省部级一等奖3项及二等奖3项。对于国家各级科研管理部门和广大专家朋友给予的关心和支持，我们表示衷心的感谢！在本书的编著过程中，还参考引用了众多专家学者的研究成果，使本书内容得以充实提高，在此一并表示感谢。
本书可供高分子材料、环境科学和工程专业的科研人员、工程技术人员以及大学师生参考，也可作为化学、化工和材料等相关专业科研人员的参考书。
由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请读者批评指正。

路建美
2017年12月
于苏州大学
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